De la panoul solar până la becul care se aprinde, curentul trece prin diferite echipamente ce fac parte dintr-un sistem fotovoltaic. Un panou solar fotovoltaic transformă energia luminoasă din razele solare direct în energie electrică. Pentru a avea energie electrică de la soare, este nevoie de un panou solar care are celule solare, cu rolul de a capta radiațiile solare. Aceste radiații sunt transformate în curent electric continuu, care este transformat, la rândul lui, în curent electric alternativ prin intermediul invertorului din sistemul fotovoltaic.

Ce înseamnă sistem fotovoltaic? 

Soarele emite cantități uriașe de energie. O parte din această radiație ajunge pe Pământ. Cantitatea de energie ce ajunge pe Pământ într-o zi este mai mare decât întregul consum al Pământului pe durata unui an întreg. Totuși, nu toată energia Soarelui ajunge pe solul Pământului. O parte este absorbită de atmosferă sau reflectată înapoi în spațiu. 

Panourile solare sunt alcătuite, așa cum menționam anterior, din celule solare. Celula solară absoarbe o parte din particulele de lumină ce cad pe aceasta, numite și fotoni. Fiecare foton conține o cantitate mică de energie. Atunci când un foton este absorbit, acesta eliberează un electron din materialul celulei solare. Deoarece fiecare parte a celulei solare este conectată la un cablu, un curent va trece prin acesta. Celula va produce electricitate ce poate fi folosită instantaneu sau înmagazinată în acumulatori.

Deoarece o celulă fotovoltaică nu produce suficientă energie ca să poată fi folosită eficient, este nevoie de mai multe celule. Acestea sunt legate în serie sau în paralel și formează astfel un panou fotovoltaic. Cantitatea de energie electrică produsă la bornele celulei fotovoltaice este determinată, în principal, de nivelul radiației, însă și de calitatea aerului, de temperatură și de durata zilei.

Componentele unui sistem fotovoltaic

Sistemul fotovoltaic este compus în general din șase componente de bază, individuale. Aceste componente sunt: tabloul fotovoltaic, controlerul de încărcare, banca de baterii, invertorul, contorul de utilități și o rețea electrică. Un astfel de sistem trebuie instalat pe o structură stabilă, care să-l poată susțină și să reziste la condiții meteo precum vânt, ploaie și coroziuni. Materialele din care sunt fabricate celulele solare sunt semiconductoare și au o durată de viață foarte mare, de cel puțin 20 de ani. Dar, randamentul panourilor solare va scădea în timp. Uzura panourilor este dată de mediul înconjurător și modalitatea de montaj a acestora.

Energia electrică se produce din momentul în care panoul este expus la lumina soarelui. Această preluare și transformare a radiațiilor solare nu este posibilă fără materialele speciale din care sunt fabricate panourile. În funcție de tipul lor, ele vor avea componente diferite care ajută la obținerea și furnizarea resurselor. Panourile solare fotovoltaice sunt produse în diferite dimensiuni, în funcție de puterea lor. Cele mai folosite panouri din gama rezidențială sunt cele de 50 si 75 W, iar pentru centrale fotovoltaice de puteri mari, panouri solare de 220W.

Panourile solare disponibile în scop comercial au o eficiență cuprinsă între 5 – 15%. Acest lucru înseamnă că 5-15% din energia luminoasă va fi transformată în energie electrică. Specialiști din toată lumea dezvolta tehnologii de panouri solare cu randament mult mai mare (aproape 30%). Dezavantajul acestor panouri solare cu eficiență foarte mare este costul de producție foarte ridicat. 

Tipuri de panouri solare

Principala clasificare a panourilor solare se face în funcție de scopul pentru care au fost create. În funcție de resura produsă, panourile solare se împart în două categorii:

• Panouri solare termice, care transformă energia solară în căldură.
• Panouri solare fotovoltaice, care transformă energia solară în electricitate. Ele se împart, la rândul lor, în mai multe categorii, în funcție de tipul de celule componente: monocristaline, policristaline, amorfe, microcristaline sau cu strat subțire.

Panourile solare fotovoltaice se utilizează separat sau legate în baterii pentru alimentarea consumatorilor independenți sau pentru generarea de curent electric ce se livrează în rețeaua publică.

• Sistemul fotovoltaic de tip on-grid este conectat la sistemul electro-energetic național. O parte din energia electrică produsă este consumată direct de producător, reducând consumul acestuia din rețea și facilitând astfel reducerea costurilor la factura de energie electrică, iar surplusul este injectat în sistem.
• Sistemul fotovoltaic de tip off-grid nu este conectat la sistemul electro-energetic național, surplusul de energie produsă fiind stocat în acumulatori. Energia electrică stocată este disponibilă atât ziua, cât și noaptea.

Performanța sistemelor fotovoltaice este influențată de orientarea acestora, gradul de înclinație, umbrire și temperatură. De aceea, metodele de captare a radiației solare pot varia între sisteme cu orientare fixă sau sisteme cu posibilitate de orientare după una sau două axe și amplasări la nivelul solului, pe clădiri sau chiar integrate în elemente de construcție.

Avantajele panourilor solare

Panourile solare au câștigat foarte multă popularitate în ultima vreme, iar acest lucru este datorat în principal nevoii protejării mediului înconjurător. Având în vedere că panourile solare utilizează energia solară, acestea sunt o resursă regenerabilă și nu produc poluare. Iată așadar care sunt avantajele panourile solare:

Reducerea facturii la energie. Principalul avantaj al panourilor solare este indubitabil reducerea facturii la energie electrică, respectiv apă caldă și căldură. Panourile fotovoltaice sunt ideale pentru a produce și asigura necesarul de energie pentru o întreagă locuință. Acestea pot fi amplasate atât în zone deschise, fie pe acoperișurile clădirilor pentru a capta cât mai mult din radiația solară. Cu ajutorul acestora se diminuează considerabil factura la energie.

Protejarea mediului înconjurător. Energia solară reprezintă soluția pentru un viitor cu energie cu o structură sustenabilă. Din categoria de energii regenerabile fac parte toate acele tipuri de surse de energie care nu poluează sau au un impact extrem de mic asupra mediului înconjurător, fiind, în același timp, surse care se regenerează datorită proceselor naturale sau sunt inepuizabile.

Independența energetică. Energia solară oferă independența energetică. Dacă ai ales instalarea panourilor solare pe acoperiș, vei avea o sursă independentă de energie electrică, care va fi numai a ta. În plus, instalarea unor panouri solare fotovoltaice pe acoperișul locuinței va aduce, cu siguranță, o reducere considerabilă a costurilor pentru factura de energie.

Mentenanță redusă. În general, sistemele fotovoltaice nu au nevoie de foarte multă mentenanță. Ele trebuie doar menținute curate, iar acest lucru poate fi făcut de câteva ori pe an. În plus, majoritatea producătorilor de panouri asigură o garanție de 20-25 ani. Probabil, printre componentele care va necesita o schimbare mai rapidă este invertorul, după aproximativ 5-10 ani, deoarece funcționează în continuu pentru a transforma energia solară în energie electrică.

De asemenea, din când în când mai trebuie verificate cablurile și conexiunile, pentru a asigura eficiență maximă sistemului. Dar, în general, față de investiția inițială, aceste costuri de mentenanță sunt minimale.

Panourile fotovoltaice funcționează chiar și atunci când este înnorat, adică în condiții de radiație indirectă. Dar, într-adevăr, în aceste condiții scade însă eficiența panoului. Condițiile optime pentru producerea energiei sunt atunci când radiația solară cade perpendicular pe suprafața celulelor, când afară este senin iar lumina soarelui este directă.

Dezavantajele panourilor solare

Utilizarea unor sisteme care folosesc energia solară nu prezintă dezavantaje majore, dar există anumite incoveniente precum:

• Dependența de soare. Principalul dezavantaj este cantitatea de lumină redusă în zilele înnorate și în anotimpul rece, când eficiența panourilor solare scade odată cu vremea nefavorabilă. Dar, rezolvarea există prin folosirea unor baterii care au stocat deja energia din zile însorite, aceasta putând fi utilizată atunci când este nevoie.
• Investiția inițială costisitoare ce ține de instalarea propriu-zisă a panourilor solare. Însă, aceste costuri vor fi amortizate prin mentenanța redusă și generarea gratuită de energie electrică.
• Orientarea panourilor. Cu cât mai multă energie vrei să produci, cu atât mai multe panouri vei avea nevoie, ceea ce înseamnă că vei avea nevoie de spațiu pentru a le instala. Dacă acoperișul casei nu este destul de mare pentru a asigura spațiul necesar pentru panouri, se pot instala și în curte sau grădină. Orientarea și poziția panourilor este foarte importantă, tocmai pentru a fi expuse cât mai mult timp dintr-o zi în lumina soarelui.

Energia solară este nepoluantă și economică, în ciuda unui preț destul de mare cu instalarea și echipamentele, economiile făcute pe termen lung sunt mult mai mari.